[发明专利]一种基于最优二矢量组合的模型预测控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于最优二矢量组合的模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以永磁同步电机的定子电流为状态变量，结合三相两电平电压逆变器开关状态计算电流矢量和电压矢量，并通过Clarke，Park坐标变换转化到dq旋转坐标系下，利用永磁同步电机的数学模型预测下一时刻的电流矢量：其中X(k)＝[i_d(k) i_q(k)]^T为k时刻的电流矢量，u_i(k)为输入变量，为对应u_i(k)的在k+1时刻的预测电流矢量，F(k)、G_C(k)和H(k)为系数矩阵；

(2)在七个电流矢量中选择两个作为第一电流矢量、第二电流矢量：则合成电流矢量为：其中，i＝1,2,…表示无限集，d为占空比，表示第一电流矢量的作用时间比例且0≤d≤1；

(3)根据合成矢量构造代价函数：

选出合成矢量集合中的最优合成矢量使得代价函数最小，其中，X^*(k+1)＝[i_d^*(k+1) i_q^*(k+1)]^T为k+1时刻的目标电流矢量，i_d^*(k+1)与i_q^*(k+1)为dq坐标系下电流分量的参考值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)具体包括以下子步骤：

(3.1)通过公式：将dq坐标系下的参考电流复矢量i_dq^*转化为dq坐标系下的参考电压复矢量v_dq^*，其中，为反电动势的估算值，为对应输入u(k-1)的预测电流矢量，R_s与L_s分别为定子电阻和定子电感，T_s为采样周期；

(3.2)将dq坐标系下的参考电压复矢量v_dq^*经过Park逆变换转化到αβ坐标系下的参考电压复矢量v_αβ^*；

(3.3)将αβ坐标系下的参考电压复矢量v_αβ^*转换到N1扇区：其中，v_N1^*为转化到N1扇区的参考电压复矢量，θ_N1^*为v_N1^*的相角，U_dc为采样的母线电压；

(3.4)将αβ坐标系中的逆变器基本电压矢量幅值进行归一化处理，得到八个归一化的基本电压矢量

(3.5)在αβ坐标系下，从基本电压矢量中选取矢量集中的两个，结合作用时间得到五个待选二矢量组合集合；

(3.6)将五个待选二矢量组合转化为对应的五条直线：其中，占空比为0≤d≤1，与为可用的电压矢量中的两个矢量；

(3.7)计算N1扇区的参考电压复矢量v_N1^*的终点到五条直线的距离，将距离最小时对应的待选二矢量组合作为最优二矢量组合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，占空比d采用无差拍控制法求解，